AFAR-L是第四代多用途無線電系統(tǒng)的一部分、設計安裝于前緣襟翼的L波段AESA雷達，在T-50上除了兩側前緣襟翼外，在進氣道可動前緣處似乎也有安裝，未來蘇-35S也可能會采用（目前在外銷型上使用的是4238E主動相控陣敵我識別天線）。AFAR-L集火控雷達、敵我識別、通信、空中管制等復雜功能于一身。這種系統(tǒng)是俄羅斯依據(jù)米格-31的敵我識別系統(tǒng)使用經驗逐步改進與演進而來，至今已成為一種多用途雷達，擁有非常驚人的戰(zhàn)術價值。

發(fā)展緣起與技術數(shù)據(jù)

在現(xiàn)代戰(zhàn)機上，L波段微波常用在敵我識別（IFF）系統(tǒng)與短程警戒，這一方面是L波段不會影響作為探測主力的X波段的運作，且波束通常較寬，對敵我識別功能來說剛好適合“廣播”識別信號，對導彈預警來說則能快速掃描。俄制米格-31在主雷達天線上寄生了一組L波段敵我識別相控陣天線，開機載L波段相控陣之先河，然而該設計限制了L波段的性能：一是天線總口徑受限于機鼻尺寸，二是針對X波段優(yōu)化的雷達罩多少限制了L波段的性能。由此產生了將L波段移植到前緣襟翼的想法。前緣襟翼的尺寸動輒數(shù)米，因此可以讓L波段擁有足夠的口徑，俄羅斯開發(fā)的前緣襟翼L波段陣列擁有2-3米口徑，確保了超遠程敵我識別能力。老蘇-35與蘇-30MK上便可能安裝了這種敵我識別天線。

前緣襟翼L波段相控陣天線被賦予以下要求：

1）敵我識別。得益于更大的總口徑，識別距離與精度都更大，AFAR-L能確保400千米的敵我識別；

2）用于航空管制，甚至要能兼容于北約的航空管制信號；

3）擔任”第二監(jiān)視雷達”，即北約規(guī)范的“S模式”；

4）接受火控系統(tǒng)的指示進行對空、對地、對海通信；

5）最新的AFAR-L還增添了火控雷達的功能，在這方面還因為L波段的使用而增強了對樹下目標的探測能力。

除此之外，還可以推測AFAR-L可能具有對L波段范圍內的各種電磁波進行被動預警與主動干擾的能力。

AFAR-L的“發(fā)射一接收”模塊由NPP Pulisar研發(fā)，采用“共享窗口多頻譜設計”，每一個”發(fā)射一接收”單元內整合了4個獨立發(fā)射通道與2個獨立接收通道，每個發(fā)射通道的峰值達200瓦，能量效率40%-60%（依頻率而定，最高接近70%），頻率1-1.5GHz，接收機噪聲系數(shù)小于4dB。供電與穩(wěn)定裝置位于收發(fā)模塊的中間，能確保持續(xù)30微秒的照明。系統(tǒng)采用流體冷卻以確保大功率。每一個收發(fā)單元本體尺寸為60×174×214立方毫米，在2007年莫斯科航展上展出的成品包含12個天線，故總口徑達2.08米。但另有16單元版本，總口徑約2.78米。這種一維陣列僅用于水平方向掃描，能接收水平方向±60度，與主頻誤差超過30%的信號（換言之其主動模式頻率在1-1.5GHz但被動模式超出此范圍）。

性能分析

使用配置

由于每個“發(fā)射一接收”模塊整合了4個獨立發(fā)射通道與2個獨立接收通道，故每一組AFAR-L（指整個lx12或lx16陣列）至少相當于2套完全獨立運作的火控雷達，“剩余”的2個發(fā)射通道則可用于純粹發(fā)射信號或較少接收信號的用途，如發(fā)射識別信號等。實際上，由于接收通道可以分時工作，因此這里視之為2套完全獨立的雷達是估計其下限，若將其視為4套獨立系統(tǒng)亦無不可。此外，以上是假設12或16個天線單元共同使用，此乃性能最佳的狀況，實際上約4-6個天線已可達成相當于以往寄生在主雷達上的敵我識別天線的功能（波束較寬距離較短）.因此AFAR-L實際上等效于更多套獨立設備。

一對AFAR-L相當于4-8套L波段無線電設備。而由照片觀之，T-50在進氣道可動前緣也裝設了AFAR-L.這樣一來便相當于8-16套L波段無線電設備。由于AFAR-L實際上相當于好幾部獨立運作的雷達，這可能有助于提升探測概率，例如假設一部雷達對某種目標的最大探測距離是L，這通常表示有50%的探測概率，則兩部雷達在L距離探測到該目標的概率便是75%，三部一起則概率高達87.5%，這便相當于增加了最大探測距離。此外，當然也可能用好幾個發(fā)射通道同步工作以加大發(fā)射功率，例如采用2、3、4個通道一起進行探測則分別可提升18%、31%、41%的最大探測距離。

AFAR-L本身的電子掃描角度為±60度，安裝于前緣襟翼后總視野受掠角影響。裝設在掠角約40度的傳統(tǒng)戰(zhàn)機上，總視野可達±100度：T-50掠角約50度或以上，則AFAR-L可提供超過±110度的視野。這種寬廣的視野讓AFAR-L也可用來進行導彈預警，并且在劇烈的戰(zhàn)術機動中保持對目標區(qū)的接觸（探測、識別）以及與友軍的聯(lián)系。

以下將探討AFAR-L的戰(zhàn)術技術優(yōu)勢，這些優(yōu)勢主要來自兩大方面：

1）波束的高指向性：關系到操作距離以及隱身性；

2）操作頻率：賦予其威脅Link-16、JTIDS等西方戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈甚至探測隱身飛機的能力。

相當于X波段的方位精度與其影響

AFAR-L的許多獨特功能實乃得益于其大口徑。以較小的12單元版本看，其總口徑約為7-10個波長，內含12個發(fā)射單元，該數(shù)據(jù)與小型X波段雷達相當。例如Tikhmirov-NIIP的Epaulet-A微型相控陣雷達最大口徑也相當于10倍波長，內含約10個天線。又如米格-21所用的X波段雷達的口徑為30-40厘米，也約為波長的10倍。因此，理論上AFAR-L的水平方向波束指向性與上述小型X波段火控雷達相同，故能以X波段火控雷達的數(shù)據(jù)預測其指向性能：約0.5度級的方位精確度。需注意的是，這款L波段雷達只在橫向構成陣列，所以僅用于測方位，在垂直方向上并無指向性可言。

相比之下，傳統(tǒng)的敵我識別天線幾乎無指向性可言：如俄系N-011M、Zhuk等附加L波段天線的雷達，總口徑不超過1米。美制F-16等則將敵我識別天線安置在風擋前方，總口徑甚至僅約50厘米。上述各式敵我識別天線的天線數(shù)通常約5個左右，其指向性自然遠不如這種安置在前緣襟翼的大口徑陣列天線。米格-31的敵我識別天線也由于陣列數(shù)較多，因此在識別距離與精確度上應優(yōu)于其他戰(zhàn)術戰(zhàn)機，但限于口徑的限制，其方位精度無法達到AFAR-L的等級。

這種X波段級精度的L波段雷達帶來了一系列優(yōu)勢：

1）更精良的敵我識別能力：事實上敵我識別器本身并無指向性的需求，其只需發(fā)送信號，待友機收到信號后發(fā)出標示自身位置的信號以供確認，因此友機的精確位置其實可由其響應的識別信號得知，因此不需要敵我識別器有多強的指向性。不過，敵我識別器具備高指向性自然更具優(yōu)勢：首先，高指向性表示能將大部分能量集中在小角度內，即在相同發(fā)射功率下能有較大的操作距離，或是用較小的功率滿足所需的操作距離：其次，高指向性使戰(zhàn)機能僅對目標區(qū)發(fā)送信號，從而大幅降低暴露自身電磁信號的概率。據(jù)廠商介紹.AFAR-L可支持400千米遠的敵我識別工作，這為KS-172、izdeliye-810等超遠程空空導彈提供了使用前提：

2）保密寬帶通信：高指向性以及大操作距離使其具備作為高保密性寬帶通信天線的條件?，F(xiàn)有蘇-27系列的通信天線，VHF/UHF波段操作距離約400千米.HF波段約1 500千米，而這種新的“L波段雷達”通信操作距離與VHF/UHF相當，故若能作為通信用途，理論上可部分取代后者。由于L波段波長比VHF/UHF短得多，故理論上通信頻寬可以更大，加上這種L波段雷達能發(fā)出指向性波束，隱蔽性自然優(yōu)于不具備指向性的傳統(tǒng)通信天線，相當適合戰(zhàn)術數(shù)據(jù)的保密傳輸。可能正因為如此，AFAR-L也被賦予對空、對地、對海通信的使命。事實上，如Link-16、MIDS、JTIDS、衛(wèi)星通信等許多先進的寬帶通信早已使用L波段。AFAR-L操作范圍1-1.5GHz.相當于Link-16、JTIDS的1-1.2GHz.因此有潛力達到后者的2Mb/s傳輸速度上限：

3）精度相當于X波段的火控雷達：既然精度達到小型X波段雷達的等級，就表示AFAR-L不只可以用來警戒，還有潛力用來火控。雖然其僅能用于測方位，但如果飛機滾轉后再探測，便可獲得三維坐標（這與船艦上的“頂版”3D雷達工作原理類似），而這種推測也得到了Tikhmirov-NIIP資深專家的確認。在蘇-35BM上，旋轉臺使主雷達的視野完全不受飛機滾轉的影響，因此AFAR-L若要實施滾轉后定位，并不會影響主雷達的工作。

4）更精準的前半球被動偵查：AFAR-L也可用來進行被動偵查。被動偵察系統(tǒng)的精度通常也隨頻率的減少而降低。如俄制SP0-32（1-150）j2VncQmNWXouprKLnAtz0KuTlEWdKaohfqcpBNIWzxQ=雷達預警接收器偵測范圍在1.2-18GHz，其中對8-18GHz的最高定位精度為2-3度.4-8GHz時降低為5度，對1.2-4GHz者精度降低為15度。AFAR-L對1-1.5GHz定位精度達X波段級意味著有可能發(fā)展出對此波段的反輻射硬殺傷能力。由于西方現(xiàn)代化的寬帶通信系統(tǒng)正好操作在此波段，因此AFAR-L的此一潛力有極高的實戰(zhàn)價值。

1～1.5GHz波段帶來的其他優(yōu)勢

除了敵我識別之外，許多寬帶數(shù)據(jù)鏈與預警雷達也是操作在L波段，如部分預警機雷達、Link-16/MIDS/JTIDS等數(shù)據(jù)鏈（1-1.2GHz）.敵我識別信號、衛(wèi)星導航信號、導彈數(shù)據(jù)鏈信號等。

換言之，可以合理判定AFAR-L能用來對這些通信行為進行被動預警與定位，甚至不能排除主動干擾的可能。這種被動警戒的操作距離可以由敵我識別距離作為參考（因為電磁波都是單向行進，而非探測波束要一來一回），印400千米左右。第四代雷達系統(tǒng)MIRES的設計目標便是將所有無線電功能集中整合在幾個AESA天線上，其中便包括電子偵察，加上AFAR-L的接收頻譜很廣，能接收與主頻誤差超過30%的信號（即被動偵測范圍超過1-1.5GHz）.甚至要能兼容于北約的空中管制信號，因此與范圍不那么大的AFAR-X（能接收與主頻誤差小于30%的信號）有不小的差異。在T-50戰(zhàn)機上，AFAR-L甚至可能增加至4套（根據(jù)照片分析），如果真是那樣則更暗示AFAR-L有著不凡的多功能性。

在作為被動偵測系統(tǒng)方面，AFAR-L將有助于偵測以戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈通連的隱身戰(zhàn)機。一般而言，現(xiàn)代俄制戰(zhàn)術戰(zhàn)機的RWR（雷達預警接收器）探測頻率下限為1.2GHz.西方系統(tǒng)則為2GHz（升級后才能下探至0.5GHz）.因此Link-16、JTIDS相當于“靜默”的。然而.AFAR-L的操作波段正好涵蓋Link-16、JTIDS的工作范圍，因此除非后兩者的信號復雜到AFAR-L無法解讀，否則以這類數(shù)據(jù)鏈通信中的隱身戰(zhàn)機將可能被AFAR-L發(fā)現(xiàn)甚至定位。需注意，現(xiàn)代雷達預警接收器早已發(fā)展成電子情報系統(tǒng)，即使收到的信號是“不認識的”也都會記錄下來以供日后研究，因此除非Link-16、JTIDS的信號特殊到讓AFAR-L誤以為是雜波，否則應難逃被偵測的命運。同時，未來也不能排除AFAR-L對戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈進行干擾的可能。此外，如前文所述，由AFAR-L對1-1.5GHz的高定位精度可推測其在未來可能支持對此一波段的反輻射硬殺傷技術。

在作為主動探測與火控系統(tǒng)方面.AFAR-L的頻率范圍只有一部分在俄制RWR偵測范圍內（1.2-1.5GHz）.而完全在西方升級前的主流RWR探測范圍（大于2GHz）外。因此，在以AFAR-L偵測目標時，絕大多數(shù)戰(zhàn)機將無法察覺，相當于“隱形波段”。

主動探測距離估算

AFAR-L的主動探測距離并未公布，不過總結現(xiàn)有的數(shù)據(jù)已足以進行數(shù)量級計算。在估計AFAR-L的探測距離之前，必須先對陣列天線的物理特性有基本的認識。有別于最早的拋物面天線是以反射面將發(fā)散的雷達波聚焦，陣列式天線應用了光學中的“多狹縫干涉”原理。每一個天線單元相當于一個點波源，不同天線發(fā)出的波發(fā)生干涉而產生集束現(xiàn)象。多狹縫干涉公式相當復雜，但從中可以找出幾個最關鍵的參數(shù)：波長一孔徑比、波源間距、波源數(shù)目。波源間距決定干涉后的峰值數(shù)目，當其小于波長時便只存在中央峰值，因此陣列天線單元間距總會小于波長?！安ㄩL一孔徑比”決定波束寬，比值越小則波束越窄。波源數(shù)越多則主軸相對強度越強，且其影響甚至比單純加強功率更為劇烈，例如在固定距離下10瓦波源的輻射強度是1瓦的10倍，若改成10個1瓦的波源，則盡管總功率還是10瓦，但主軸強度卻達1瓦時的100倍。有了以上概念便可輕易通過對比法估算出AFAR-L的探測距離。以下以12單元版本的AFAR-L與AFAR-X、lrbis-E交叉比較后進行計算。

在主軸上.lx12陣列的輻射強度為12 x12陣列的1/144，而AFAR-L天線單元功率為AFAR-X的200/12，故lx12的AFAR-L主軸方向強度為12x12的AFAR-X的0.11倍，換算探測距離約0.58倍。

對AESA天線而言，口徑增為n倍，功率增為nz倍，主波束立體角減為1/n²倍，即主軸強度增為n⁴倍，探測距離于是與口徑成正比，或與天線單元數(shù)的平方根成正比。依現(xiàn)有數(shù)據(jù).AFAR-X主動相控陣雷達天線單元的峰值發(fā)射功率10-12瓦，能量效率30%.天線總數(shù)約1526個，據(jù)此計算峰值功率約15-18.5千瓦，小于lrbis-E的20千瓦。但考慮PESA雷達有傳輸損耗而AESA雷達幾乎沒有，則lrbis-E真正發(fā)射出去的功率約是16-18千瓦（假設傳輸損耗為10%-20%），即在處理能力相同的情況下探測距離相當。由此估計AFAR-X對RCS=1平方米目標的探測距離約300千米，12x12數(shù)組的AFAR-X探測距離則降為92千米。

由此得知AFAR-L對RCS-1平方米目標的探測距離約53千米。這項推論（50-70千米）也獲得Tikhmirov-NIIP資深專家的認同。除此之外，知名的”澳洲空中武力”網站的雷達專家也發(fā)表了對AFAR-L的分析文章，據(jù)其計算12單元版本的AFAR-L對RCS-1平方米目標的探測距離至少達73千米，甚至可能達90千米或110千米。即使只取筆者粗估的53千米計算，對空空導彈探測距離也約在15千米，故AFAR-L也具有最后階段的導彈預警能力。

值得注意的是，筆者的估計是由物理特性模擬得來，該網站專家的估計則是由更精確的無線電技術知識而來，兩種不同的估計方式最后得到相當接近的結果，可說是互相間接證實。此外，筆者的估計值比該網站估計的下限略低也是可預料的：在筆者所用的估計模型中.AFAR-L被考慮為理想的“線波源”，其傳遞特性是朝±90度均勻散開因而在垂直方向上完全沒有指向性。然而AFAR-L畢竟是真實天線，有限尺寸的天線使雷達波傳遞范圍小于±90度，即在垂直方向仍有一定的指向性，特別是在特殊設計的波導管甚至天線罩的影響下，指向性可以進一步提高。所以真正的探測距離會比筆者估計的更大，例如若實際發(fā)散角為±60度、±45度、±30度時探測距離會比筆者估計的多出10%、18%、31%.換算后在58-70千米之間，基本上已與該網站估計值相同。本文取用筆者估計的下限是為了探索蘇-35BM與T-50的積極反隱身距離下限。

對于這種線性AESA而言，天線單元數(shù)變?yōu)閚倍，則總功率與口徑都變?yōu)閚倍，相當于波束強度變?yōu)閚²倍，故探測距離變?yōu)楸丁Ｒ虼?6單元版本的主動探測距離（被動探測距離較無影響）會比12單元版本提升約15%。例如若12單元版本的探測距離在53-70千米，則16單元版會在60-80千米。

探測隱身目標的可能性

接下來的問題是，隱身目標對L波段的RCS幾何？雖然這個問題相當復雜，但仍可用簡單方法得到其數(shù)量級。當物體的尺寸遠大于雷達波長時.RCS與波長無關，回波遵守反射定律，即RCS由外形決定。當物體尺寸與波長相當或略大于波長時，因為繞射等關系.RCS隨波長而變，忽大忽小，甚至有RCS達到橫截面積數(shù)倍的狀況（球狀物體）。對于波長在20-30厘米左右的L波段而言，戰(zhàn)機絕大多數(shù)部位的尺寸都遠大于波長，因此隱身外形依然有效，對于理想的隱身外形而言，可以假定這些部位造成的RCS為O。但飛機的邊緣就有尺寸或曲率半徑與L波段波長同級（波長的1/10-10倍）的部分，例如機翼邊緣等，因此這些地方的橫截面積可能就是飛機對L波段的RCS的量級。以雙發(fā)重型戰(zhàn)機而言，主翼與垂尾的前緣橫截面積便在1-5平方米，取1平方米計求得AFAR-L的探測距離約53千米。接著考慮吸波涂料的使用，大部分吸波涂料據(jù)稱都能將RCS減至原來的1/10，有的甚至達到1/100。這些數(shù)據(jù)主要是對X波段而言，但假設也有類似的用于L波段的涂料，則AFAR-L的探測距離降至約30千米或17千米。

以上估計非常粗略，仍有很大的修正彈性。RCS也與表面的曲率半徑有關，若戰(zhàn)機某部分的表面曲率半徑相當于L波段波長，其RCS也會有放大作用（但如果邊緣都設計成尖銳狀，當然L波段RCS也可以很小，但那樣一來氣動效率可能會降低而尖銳邊緣卻又剛好與X波段隱身相沖突）。以上僅計算邊緣部分所造成的L波段RCS其實只適用于非常理想的隱身外形設計，且1平方米又是取前緣截面積下限，故隱身戰(zhàn)機對L波段的RCS實際上可能更大。另外在吸波涂料的性能方面，以上估計考慮了吸收90%與99%的涂料的影響，分別求得約30千米與17千米。然而實際上以當代隱身技術而言，一般不具備隱身外形的飛機在小幅修改外形與使用涂料的情況下RCS也只能降低至原來的1/10，再者，前緣襟翼之類的地方可能設置波長與L波段相近的VHF通信天線等，故在這種地方使用吸收能力絕佳的吸波涂料恐有影響自身性能之慮，因此在實際因素的考慮下，應可假設隱身戰(zhàn)機在邊緣部分對L波段只有90%吸收率。因此在一消（吸波涂料）一長（實際上應有更大的RCS）之下，可用RCS-1平方米作為采用吸波涂料后的RCS概略值。如果再考慮筆者估計的探測能力實乃下限，實際上仍有十至數(shù)十百分比的上修空間，與目標RCS降低90%減少的探測距離幅度相當，則可以推斷“隱身飛機RCS=1平方米.AFAR-L對其探測距離53千米”的估計大約在各種影響下的平衡點附近，是相當值得參考的數(shù)據(jù)。

盡管以上估計有非常大的修正空間，但從中可知，即使對于具有完美隱身外形設計而能將X波段RCS降至O的隱身戰(zhàn)機，其邊緣繞射效應仍使得AFAR-L可望在中距空空導彈的有效射程附近發(fā)現(xiàn)之。相比之下，F(xiàn)-22據(jù)稱可讓X波段雷達對其探測距離降至視距內。據(jù)此粗略估計，以AFAR-L測距來支持OLS-35并進行40千米以上的視距外火控具備可能性，而以AFAR-L自行取得火控數(shù)據(jù)的操作距離甚至可望達到50千米以上。

值得繼續(xù)追蹤的是，本文探討的AFAR-L之特性仍不是同類系統(tǒng)的極限。例如莫斯科航展上展出的成品有12個收發(fā)單元，總口徑約2米，這在前緣襟翼只占很小的部分因此理論上總口徑可以做得更大，那樣就可以進一步提高精度與探測距離。例如，若采用16單元版本，則探測距離與方位精度可再分別提升15%與30%。此外，同一公司還有發(fā)射功率500瓦的L波段發(fā)射單元，以這種組件建造約2米×2米左右的防空雷達，對RCS=1平方米目標的探測距離將可達230千米，并擁有小型X波段雷達精度，可能會是很有效的反隱身火控雷達。2009年莫斯科航展上展出的”反抗者”（Protivnik）雷達便是一種尺寸略大于2米×2米的L波段雷達，其不但擁有數(shù)百公里的探測距離，而且精確度高于0.5度。這種雷達機動性相當高，與X波段雷達一樣天線向下一“蓋”便可機動。至此可窺見俄制機動型反隱身火控雷達其實已悄悄問世。

AFAR-L在T-50與蘇-35BM上的運用狀況

AFAR-L最早在2007年莫斯科航展上展出，當時Tikhmirov-NIIP的參展人員便表示這是給蘇-35BM使用的。直到2009年莫斯科航展，Tikhmirov-NIIP參展人員仍表示，lrbis-E上沒有敵我識別天線的干擾，其功能已由AFAR-L達成。然而2010年.Tikhmirov-NIIP總經理尤里·貝利在訪談中指出，蘇霍伊方面尚未提供AFAR-L的天線罩外形參數(shù)，因此仍無法做進一步的測試。

2011年莫斯科航展上的蘇-35BM902號機的前緣襟翼天線布局與之前相比有重大變化，其天線布置與蘇-35S相同。902號機的主翼最內側有一段相當長的天線罩，外形正好與航展上公開的AFAR-L天線罩相符。因此俄軍蘇-35S不無可能率先采用AFAR-L。

T-50的主翼內側與進氣道可動前緣都有很長的天線罩，其中進氣道可動前緣上的天線罩也與AFAR-L相符。另一組天線罩（主翼內側者）雖與展出的AFAR-L不同，但長度卻類似，有可能是另一種無線電設備，或是另一組AFAR-L。

總結

AFAR-L的波段與指向性特性，使其剛好適合破解隱身外形設計與絕大多數(shù)主流的高速通信系統(tǒng)。其除了能勝任遠距敵我識別功能外，在對敵方數(shù)據(jù)鏈的被動偵測甚至對隱身目標的主動偵測方面也具有不可忽視的潛力，可以說是俄制第四代戰(zhàn)機反隱身系統(tǒng)中的重要一環(huán)。